Von der Knospe zur offenen Blüte : Rolle von Jasmonaten und MYB21 in der Blütenentwicklung von Solanum lycopersicum

Abstract

Jasmonate sind wichtige pflanzliche Signalmoleküle. Die weibliche Sterilität der jasmonat-insensitiven1-1 (jai1-1) Mutante demonstriert deren Funktion in der Blütenentwicklung. Unter differentiell exprimierten Genen in Samenanlagen befand sich SlMYB21, der hohe Transkriptlevel im Wildtyp und fast keine Expression in jai1-1 aufwies. Ein Komplementationsansatz in Arabidopsis myb21-5-Pflanzen lies vermuten, dass SlMYB21 ortholog zu AtMYB21 ist, welcher an der Staubblattentwicklung beteiligt ist. SlMYB21 zeigte transkriptionelle Aktivität in Hefe und eine Interaktion mit SlJAZ9. Slmyb21-Mutanten, die mittels CRISPR/Cas9 generiert wurden, wiesen Defekte in der Blütenöffnung auf und bildeten keine Samen. Ein RNAseq-Ansatz zum Vergleich des Transkriptoms von Slmyb21-, jai1-1- und Wildtyp-Fruchtblättern zeigte eine Funktion von SlMYB21 in der Regulation der Expression von Genen, die für Proteine, die die Zellgröße und –teilung regulieren sowie für Auxinsignalkomponenten und Gibberellinbiosyntheseenzymen kodieren. Daher postulierten wir, dass SlMYB21 zumindest teilweise die Jasmonatfunktion im Tomatenfruchtblatt durch die Regulierung der Organgröße sowie der Auxin- und Gibberellin-Homöostase für die komplexe Koordination von befruchtungsassoziierten Prozessen und der Fruchtinitiierung vermittelt.

Jasmonates are important signalling compounds in plants. The female sterility of the tomato jasmonate-insensitive1-1 (jai1-1) mutant demonstrates their function in flower development. Among differentially expressed genes in ovules, SlMYB21 was found showing high transcript levels in wild type and almost no expression in jai1-1. A complementation approach in Arabidopsis myb21-5 plants suggested that SlMYB21 is an orthologue of AtMYB21, which is involved in stamen development. SlMYB21 showed transcriptional activity in yeast and interaction with SlJAZ9. Slmyb21 knock-out mutants created via CRISPR/Cas9 exhibited defects in flower opening and did not set seeds. A RNAseq approach comparing Slmyb21, jai1-1 and wild type carpels revealed a SlMYB21 function in regulating expression of genes encoding proteins regulating cell size and division as well as auxin signalling components and gibberellin biosynthesis enzymes. Therefore, we postulated SlMYB21 mediates at least partially jasmonate-function in tomato carpel by regulating organ size, auxin- and gibberellin-homeostasis for the complex coordination of fertilization-related processes and fruit set.